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嵌入式船舶避碰分析与辅助决策系统的研究与实现
| 论文题名： | 嵌入式船舶避碰分析与辅助决策系统的研究与实现 |
| 关键词： | 船舶航迹融合;碰撞危险度;避碰决策;嵌入式系统 |
| 摘要： | 随着水路运输越来越繁忙，导致船舶密度不断增大，同时船舶向着大型化、高速化发展，加大了船舶碰撞的发生频率。如今海上交通情况复杂，海上运输船舶种类也很繁杂，如果发生事故，不仅产生巨大的经济损失，更是会对环境产生不可逆的破坏。因此，迫切需要一种能让船舶驾驶人员实时地、透明地了解船舶的航行环境，并能为其提供碰撞预警和避碰方案的设备，用于减少人为因素引起的碰撞事故。基于上述需求，本文结合嵌入式技术的发展成果，针对船舶航行安全的现状，遵从实用性和科学性的原则，对船舶航迹融合与预测、船舶会遇态势、船舶避碰决策等影响船舶避碰决策的各个环节的功能进行了系统性的分析，建立了一套适用于嵌入式系统运行的船舶会遇态势模型、碰撞危险度评价模型以及避碰决策模型。本文完成的主要研究工作如下： （1）研究了AIS与雷达的信息融合方法，并建立了基于模糊关联的航迹融合模型。根据信息的特点，该模型主要包括坐标转换、时间配准、模糊关联，最后对判定为固定关联的目标进行加权统计融合。融合结果为系统分析提供了精度更高的监测信息。 （2）研究了适用于嵌入式系统的航迹预测方法，考虑到Kalman滤波实际应用中的局限性，确定采用改进的Sage-Husa自适应Kalman滤波算法。这样预测得到下一时刻船舶位置信息，使得后续会遇分析比实际提前了一步，保证了避碰分析和碰撞预警的及时性。 （3）建立了船舶避碰及辅助决策模型，在分析得到船舶会遇态势后，通过碰撞危险度评价模型，计算得到碰撞危险度，最后结合碰撞危险度和当前局势，判断是否需要避碰，若需要则根据避碰决策模型给出避让方案。 （4）以嵌入式系统Linux、图形界面开发工具QT、数据库SQLite3及ARM处理器作为软、硬件开发平台，设计并实现了嵌入式船舶避碰分析与辅助决策系统。 嵌入式船舶避碰分析与辅助决策系统实现了从 AIS与雷达信息融合处理、航迹预测、船舶避碰分析，并能显示船舶航行状态、实施碰撞预警与避碰决策支持功能，对应的装置功耗低、体积小，便于安装维护，具有广阔的应用前景。 |
| 作者： | 万雪超 |
| 专业： | 信息与通信工程 |
| 导师： | 陈德军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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